[實用新型]大功率高壓變頻組合式功率單元

有效

• 申請號: 200720070736.1
• 申請日: 2007-06-07
• 公開（公告）號: CN201113775Y
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 項立崢;黃定忠;逯乾鵬
• 申請（專利權）人: 上?？七_機電控制有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M7/48;H05K7/02;H05K7/10;H05K7/20
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本實用新型涉及一種大功率高壓變頻組合式功率單元，用于大功率高壓變頻調速裝置中，屬于高壓變頻技術領域。

背景技術

大功率高壓變頻器及其相關衍生產品是電力電子行業中尚未最后成功地解決的一個難題，也是近年來全世界范圍內該行業競相關注的熱點，目前，在高壓變頻器中通常采用高壓變頻標準換流功率單元，這種功率單元的詳細描述參見中國申請號為200610010549.4的專利申請。

這種功率單元在使用過程中，存在以下一些問題：

1.由于其散熱器體積和散熱量有限，故其功率單元只能滿足在較小功率下運行，而無法適應大功率的高壓變頻調速裝置使用；

2.該功率單元采用電解電容構成的電容陣列，電解電容器雖然容量體積比大，但耐壓不夠高，在高壓變頻調速裝置的功率單元中必須串聯使用，發熱和均壓問題都導致可靠性下降，而且一般的電解電容壽命大致5年，更換工作量和成本均較高；

3.該功率單元的旁路電路，由現在普遍采用的在逆變橋旁邊的單相二極管整流橋和晶閘管組成，在剛上電時，晶閘管兩端的電壓為零，當功率模塊絕緣柵雙極型晶體管開始正常導通的瞬間，晶閘管就會耐受超過其耐受能力的dv/dt，這樣就容易引起晶閘管的誤導通，造成逆變橋輸出短路，從而使功率模塊發生故障；

4.該功率單元采用U型殼體結構，雖然比較緊湊，但是對于高壓變頻調速裝置的整機來說，存在裝卸和檢修均不方便的問題。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種結構緊湊、容易裝配與維護的大功率高壓變頻組合式功率單元。

為實現以上目的，本實用新型的技術方案是提供一種大功率高壓變頻組合式功率單元，其特征在于，由殼體、整流部分、功率逆變部分、外置晶閘管旁路部分、隔板和軌道滑輪組成，為抽屜式的整流部分和功率逆變部分置于殼體內兩側的軌道滑輪上，整流部分通過直流連接銅排與功率逆變部分，外置晶閘管旁路部分置于殼體外的隔板上，與功率逆變部分連接。

本實用新型為使整流模塊和絕緣柵雙極型晶體管模塊均達到更佳的散熱效果，故整流部分與功率逆變部分分別為兩個相對獨立的單元部分，通過銅排連接，滿足電路原理和電氣方面的要求；外置晶閘管部分與功率逆變部分相連，在功率單元發生故障時，起到自動電子旁路而不影響整機正常運行的重要作用。

本實用新型的優點是：

1.統一標準的抽屜式結構：整流單元與功率逆變單元均是抽屜式結構，殼體采用高壓絕緣材料一次模壓成型，既保證了高電壓絕緣強度和工藝一致性，且保證抽屜式殼體可互換使用；

2.采用母線銅排結構，可以有效地減少寄生電感，同時，借助四極一次插件連接銅排的厚度形成正負母線銅排之間的絕緣間隙，既方便了安裝，又達到了絕緣耐壓要求。

3.方便的插拔式結構：整流單元與功率逆變單元均為插拔式結構，單元殼體中采用輸入輸出一次插件、二次插件，而單元殼體與單元整體支架則采用了滑道和單元軌道滑輪進行支撐連接，與柜體實現了插拔連接，殼體前面板還安裝有單元把手，方便單元的插拔；

4.高標準的互換性：功率單元采用絕緣柵雙極型晶體管功率模塊，驅動電路簡單，技術成熟可靠，另外，功率單元采用模塊化結構，同一變頻器內的所有功率單元可以在不進行任何改動的情況下互換，同時，維修也非常方便；3

5.相對獨立的散熱系統：為使整流模塊和絕緣柵雙極型晶體管模塊均達到更佳的散熱效果，故整流部分與功率逆變部分分別為兩個相對獨立的單元部分，并且整流模塊和絕緣柵雙極型晶體管模塊均有自己獨立使用的散熱器，使其提供各自適合的散熱功率；

6.優良散熱效果的風道系統：由于每個單元均采用了一次模壓成型的抽屜式結構，且在下部開有進風口，在后部開有出風口，故整個單元結構可以有效地形成一個風道系統，從后面對整個散熱系統進行抽風散熱，以使安裝于散熱器表面的整流模塊和絕緣柵雙極型晶體管模塊得到充分冷卻降溫，嚴格控制功率器件的溫升不超過額定值，以滿足功率器件在額定的溫度范圍內正常工作；

7.先進的支撐電容器組：支撐電容器組分為四部分，其中一個位于功率逆變單元殼體內部，一個位于整流橋單元殼體下部，其余兩個位于整流橋單元殼體內部，保證了對電容容量的要求。支撐電容器采用了無極性電力電容，該電容采用特殊的進口電極絕緣材料，經專門的工藝處理，耐壓高容量大，寄生電感小，有自愈能力，發熱量極低；

8.優越的外置晶閘管結構：將晶閘管裝置置于單元殼體以外，不僅使得單元內部結構更加緊湊、簡潔、容易維護，還能夠在功率單元發生故障時，起到自動電子旁路而不影響整機正常運行的重要作用；